JP5010832B2

JP5010832B2 - Laser processing equipment

Info

Publication number: JP5010832B2
Application number: JP2006010652A
Authority: JP
Inventors: 利夫土屋; 洋司森數
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2026-01-19
Also published as: JP2007190587A

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー加工を施すレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus that performs laser processing along streets formed on a wafer such as a semiconductor wafer.

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面にフォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially wafer-shaped semiconductor wafer, and devices such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in the partitioned regions. Form. Then, the semiconductor wafer is cut along the streets to divide the region in which the device is formed to manufacture individual semiconductor chips. In addition, optical device wafers in which light-receiving elements such as photodiodes and light-emitting elements such as laser diodes are stacked on the surface of the sapphire substrate are also divided into optical devices such as individual photodiodes and laser diodes by cutting along the streets. And widely used in electrical equipment.

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って破断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平１０−３０５４２０号公報 As a method of dividing the wafer such as the semiconductor wafer or the optical device wafer described above along the street, a laser processing groove is formed by irradiating a pulse laser beam along the street formed on the wafer, and along the laser processing groove. A method of breaking is proposed. (For example, refer to Patent Document 1.)
JP-A-10-305420

而して、デバイスの表面に絶縁膜(例えば、SiO₂/Ｃｕ/ SiO₂)が被覆されているウエーハにおいては、レーザー光線の照射によって絶縁膜が剥離してデバイスを損傷させたり、チップの品質を低下させるという問題がある。 Therefore, in a wafer where the surface of the device is coated with an insulating film (for example, SiO ₂ / Cu / SiO ₂ ), the insulating film is peeled off by laser beam irradiation to damage the device, or to improve the quality of the chip. There is a problem of lowering.

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、表面に絶縁膜が被覆されたウエーハであっても絶縁膜を剥離させることなく、ストリートに沿ってレーザー加工溝を形成することができるレーザー加工装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and the main technical problem thereof is that a laser-processed groove is formed along the street without peeling off the insulating film even if the wafer has a surface coated with the insulating film. It is to provide a laser processing apparatus that can be formed.

上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニットと、該チャックテーブルと該レーザー光線照射機構とを相対的に加工送りする加工送り機構と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射ユニットとを該加工送り方向と直交する方向に割り出し送りする割り出し送り機構と、を具備するレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射ユニットは、近赤外線領域の波長を有するレーザー光線を照射する共通のレーザー光線発振手段と、該共通のレーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を第１の経路と第２の経路に分光する分光手段と、該第１の経路に分光された第１のレーザー光線と該第２の経路に分光された第２のレーザー光線を集光する共通の集光器と、該第２の経路に配設され該第２の経路に分光された第２のレーザー光線を紫外線領域の波長に変換する波長変換手段と、該波長変換手段によって変換された紫外線領域の波長の第２のレーザー光線の出力を調整する出力調整手段と、を具備し、
該第１のレーザー光線を被加工物に照射することにより予備加熱しつつ、該第２のレーザー光線を被加工物に照射することにより所定の加工を施す、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。 In order to solve the main technical problem, according to the present invention, a chuck table that holds a workpiece, a laser beam irradiation unit that irradiates a workpiece held on the chuck table with a laser beam, and the chuck table A laser processing apparatus comprising: a processing feeding mechanism that relatively processes and feeds the laser beam irradiation mechanism; and an indexing feeding mechanism that indexes and feeds the chuck table and the laser beam irradiation unit in a direction orthogonal to the processing feeding direction. In
The laser beam irradiation unit includes a common laser beam oscillating unit that irradiates a laser beam having a wavelength in the near infrared region, and a spectroscopic unit that splits the laser beam oscillated from the common laser beam oscillating unit into a first path and a second path. A common concentrator for condensing the first laser beam dispersed in the first path and the second laser beam dispersed in the second path, and disposed in the second path, Wavelength converting means for converting the second laser beam split into the second path into a wavelength in the ultraviolet region, and output adjusting means for adjusting the output of the second laser beam having the wavelength in the ultraviolet region converted by the wavelength converting means And comprising
Preliminary heating is performed by irradiating the workpiece with the first laser beam, and predetermined processing is performed by irradiating the workpiece with the second laser beam .
A laser processing apparatus is provided.

本発明によるレーザー加工装置においては、チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニットは、近赤外線領域の波長を有するレーザー光線を照射する共通のレーザー光線発振手段と、該共通のレーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を第１の経路と第２の経路に分光する分光手段と、第１の経路に分光された第１のレーザー光線と第２の経路に分光された第２のレーザー光線を集光する共通の集光器と、第２の経路に配設され第２の経路に分光された第２のレーザー光線を紫外線領域の波長に変換する波長変換手段と、該波長変換手段によって変換された紫外線領域の波長の第２のレーザー光線の出力を調整する出力調整手段とを具備し、第１のレーザー光線を被加工物に照射することにより予備加熱しつつ、第２のレーザー光線を被加工物に照射することにより所定の加工を施すので、第２のレーザー光線を照射して被加工物にレーザー加工溝を形成する際には加工領域は軟化しているため、被加工物の表面に絶縁膜等が被覆されていても第２のレーザー光線の照射によって絶縁膜等が剥離されることはない。 In the laser processing apparatus according to the present invention, the laser beam irradiation unit for irradiating the workpiece held on the chuck table with the laser beam includes a common laser beam oscillation means for irradiating a laser beam having a wavelength in the near infrared region, and the common laser beam. Spectroscopic means for splitting the laser beam oscillated from the oscillation means into the first path and the second path, the first laser beam split into the first path, and the second laser beam split into the second path. A common condenser for condensing; wavelength converting means for converting the second laser beam disposed in the second path and split into the second path into a wavelength in the ultraviolet region; and converted by the wavelength converting means. Output adjusting means for adjusting the output of the second laser beam having a wavelength in the ultraviolet region, and irradiating the workpiece with the first laser beam. While preheating, since performing a predetermined processing by irradiating a second laser beam to the workpiece, in forming a laser processed groove by irradiating a second record Za beam to workpiece machining since the region is softened, never insulating film or the like is peeled off by the irradiation of be coated insulating film or the like on the surface of the workpiece a second record Za rays.

以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a laser processing apparatus configured according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。 FIG. 1 is a perspective view of a laser processing apparatus constructed according to the present invention. A laser processing apparatus shown in FIG. 1 includes a stationary base 2, a chuck table mechanism 3 that is disposed on the stationary base 2 so as to be movable in a machining feed direction indicated by an arrow X, and holds a workpiece. The laser beam irradiation unit support mechanism 4 is movably disposed in the indexing feed direction indicated by the arrow Y perpendicular to the direction indicated by the arrow X in FIG. 2, and is movable in the direction indicated by the arrow Z to the laser beam irradiation unit support mechanism 4 And a laser beam irradiation unit 5 disposed in the.

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状のウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。 The chuck table mechanism 3 includes a pair of guide rails 31, 31 arranged in parallel along the machining feed direction indicated by the arrow X on the stationary base 2, and the arrow X on the guide rails 31, 31. A first slide block 32 movably disposed in the processing feed direction; and a second slide block 33 disposed on the first slide block 32 movably in the index feed direction indicated by an arrow Y; A cover table 35 supported by a cylindrical member 34 on the second sliding block 33 and a chuck table 36 as a workpiece holding means are provided. The chuck table 36 includes a suction chuck 361 made of a porous material, and holds, for example, a disk-shaped wafer as a workpiece on the suction chuck 361 by suction means (not shown). The chuck table 36 configured as described above is rotated by a pulse motor (not shown) disposed in the cylindrical member 34. The chuck table 36 is provided with a clamp 362 for fixing an annular frame described later.

上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させるための加工送り機構３７を具備している。加工送り機構３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられる。 The first sliding block 32 is provided with a pair of guided grooves 321 and 321 fitted to the pair of guide rails 31 and 31 on the lower surface thereof, and in the index feed direction indicated by an arrow Y on the upper surface thereof. A pair of guide rails 322 and 322 formed in parallel with each other are provided. The first sliding block 32 configured in this way is processed by the arrow X along the pair of guide rails 31, 31 when the guided grooves 321, 321 are fitted into the pair of guide rails 31, 31. It is configured to be movable in the feed direction. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment includes a machining feed mechanism 37 for moving the first sliding block 32 along the pair of guide rails 31 and 31 in the machining feed direction indicated by the arrow X. The processing feed mechanism 37 includes a male screw rod 371 disposed in parallel between the pair of guide rails 31 and 31, and a drive source such as a pulse motor 372 for rotationally driving the male screw rod 371. One end of the male screw rod 371 is rotatably supported by a bearing block 373 fixed to the stationary base 2, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 372 by transmission. The male screw rod 371 is screwed into a penetrating female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the first sliding block 32. Therefore, when the male screw rod 371 is driven to rotate forward and backward by the pulse motor 372, the first sliding block 32 is moved along the guide rails 31, 31 in the machining feed direction indicated by the arrow X.

上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第１の割り出し送り機構３８を具備している。第１の割り出し送り機構３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。 The second sliding block 33 is provided with a pair of guided grooves 331 and 331 which are fitted to a pair of guide rails 322 and 322 provided on the upper surface of the first sliding block 32 on the lower surface thereof. By fitting the guided grooves 331 and 331 to the pair of guide rails 322 and 322, the guided grooves 331 and 331 are configured to be movable in the indexing and feeding direction indicated by the arrow Y. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment is for moving the second slide block 33 along the pair of guide rails 322 and 322 provided in the first slide block 32 in the index feed direction indicated by the arrow Y. A first index feed mechanism 38 is provided. The first index feed mechanism 38 includes a male screw rod 381 disposed in parallel between the pair of guide rails 322 and 322, and a drive source such as a pulse motor 382 for rotationally driving the male screw rod 381. It is out. One end of the male screw rod 381 is rotatably supported by a bearing block 383 fixed to the upper surface of the first sliding block 32, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 382. The male screw rod 381 is screwed into a penetrating female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the second sliding block 33. Therefore, when the male screw rod 381 is driven to rotate forward and reversely by the pulse motor 382, the second slide block 33 is moved along the guide rails 322 and 322 in the index feed direction indicated by the arrow Y.

上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第２の割り出し送り機構４３を具備している。第２の割り出し送り機構４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。 The laser beam irradiation unit support mechanism 4 includes a pair of guide rails 41, 41 arranged in parallel along the indexing feed direction indicated by the arrow Y on the stationary base 2, and the arrow Y on the guide rails 41, 41. The movable support base 42 is provided so as to be movable in the direction indicated by. The movable support base 42 includes a movement support portion 421 that is movably disposed on the guide rails 41, 41, and a mounting portion 422 that is attached to the movement support portion 421. The mounting portion 422 is provided with a pair of guide rails 423 and 423 extending in the direction indicated by the arrow Z on one side surface in parallel. The laser beam irradiation unit support mechanism 4 in the illustrated embodiment includes a second index feed mechanism 43 for moving the movable support base 42 along the pair of guide rails 41 and 41 in the index feed direction indicated by the arrow Y. is doing. The second index feed mechanism 43 includes a male screw rod 431 disposed in parallel between the pair of guide rails 41, 41, and a drive source such as a pulse motor 432 for rotationally driving the male screw rod 431. It is out. One end of the male screw rod 431 is rotatably supported by a bearing block (not shown) fixed to the stationary base 2, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 432. The male screw rod 431 is screwed into a female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the moving support portion 421 constituting the movable support base 42. For this reason, when the male screw rod 431 is driven to rotate forward and backward by the pulse motor 432, the movable support base 42 is moved along the guide rails 41, 41 in the index feed direction indicated by the arrow Y.

図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に固定され後述する第１のレーザー光線照射手段および第２のレーザー光線照射手段が配設されている共通の円筒形状のケーシング５２と、該共通のケーシング５２の先端に配設された共通の集光器５３を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。 The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment has a common cylindrical shape in which a unit holder 51 and a first laser beam irradiation unit and a second laser beam irradiation unit, which will be described later, are fixed to the unit holder 51. A casing 52 and a common concentrator 53 disposed at the tip of the common casing 52 are provided. The unit holder 51 is provided with a pair of guided grooves 511 and 511 that are slidably fitted to a pair of guide rails 423 and 423 provided in the mounting portion 422. By being fitted to the guide rails 423 and 423, the guide rails 423 and 423 are supported so as to be movable in the direction indicated by the arrow Z.

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動機構５４を具備している。移動機構５４は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５４２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５４２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１に固定され後述する第１のレーザー光線照射手段および第２のレーザー光線照射手段が配設された共通のケーシング５２１を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５４２を正転駆動することにより共通のケーシング５２を上方に移動し、パルスモータ５４２を逆転駆動することにより共通のケーシング５２を下方に移動するようになっている。 The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment includes a moving mechanism 54 for moving the unit holder 51 along the pair of guide rails 423 and 423 in the direction indicated by the arrow Z. The moving mechanism 54 includes a male screw rod (not shown) disposed between the pair of guide rails 423 and 423, and a drive source such as a pulse motor 542 for rotationally driving the male screw rod. By driving a male screw rod (not shown) by a motor 542 in a normal direction and a reverse direction, a guide rail is guided through a common casing 521 fixed to the unit holder 51 and provided with first and second laser beam irradiation means described later. It is moved along the directions 423 and 423 in the direction indicated by the arrow Z. In the illustrated embodiment, the common casing 52 is moved upward by driving the pulse motor 542 forward, and the common casing 52 is moved downward by driving the pulse motor 542 in reverse. Yes.

上記ケーシング５２内に配設されている第１のレーザー光線照射手段および第２のレーザー光線照射手段と上記集光器５３に関する第１の実施形態について、図２を参照して説明する。
図２に示す実施形態における第１のレーザー光線照射手段６aは、第１のパルスレーザー光線発振手段６１aおよび第１の伝送光学系６２aを具備している。記第１のパルスレーザー光線発振手段６１aは、可視光線領域から近赤外線領域の波長（３８０〜４０００nm好ましくは５００〜２５００nm）を有するパルスレーザー光線を発振する。図示の実施形態における第１のパルスレーザー光線発振手段６１aは、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器からなる第１のパルスレーザー発振器６１１aと、これに付設された繰り返し周波数設定手段６１２aとから構成されている。このように構成された第１のパルスレーザー光線発振手段６１aは、例えば波長が１０６４nmの近赤外線領域の第１のパルスレーザー光線LBaを発振する。なお、第１のパルスレーザー光線発振手段６１aから発振される第１のパルスレーザー光線LBaの繰り返し周波数、発振パルスのタイミング、パルス幅等は後述する制御手段によって制御される。上記第１の伝送光学系６２aは、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでおり、第１のパルスレーザー光線発振手段６１aから発振される第１のパルスレーザー光線LBaを集光器５３に伝送する。 1st Embodiment regarding the 1st laser beam irradiation means arrange | positioned in the said casing 52, the 2nd laser beam irradiation means, and the said collector 53 is described with reference to FIG.
The first laser beam irradiation means 6a in the embodiment shown in FIG. 2 includes a first pulse laser beam oscillation means 61a and a first transmission optical system 62a. The first pulse laser beam oscillation means 61a oscillates a pulse laser beam having a wavelength from the visible light region to the near infrared region (380 to 4000 nm, preferably 500 to 2500 nm). The first pulse laser beam oscillation means 61a in the illustrated embodiment includes a first pulse laser oscillator 611a composed of a pulse laser beam oscillator composed of a YAG laser oscillator or a YVO4 laser oscillator, and a repetition frequency setting means 612a attached thereto. It is configured. The first pulse laser beam oscillation means 61a configured as described above oscillates the first pulse laser beam LBa in the near infrared region having a wavelength of 1064 nm, for example. Note that the repetition frequency of the first pulse laser beam LBa oscillated from the first pulse laser beam oscillation unit 61a, the timing of the oscillation pulse, the pulse width, and the like are controlled by a control unit described later. The first transmission optical system 62 a includes an appropriate optical element such as a beam splitter, and transmits the first pulse laser beam LBa oscillated from the first pulse laser beam oscillation means 61 a to the condenser 53.

図２に示す実施形態における第２のレーザー光線照射手段６bは、第２のパルスレーザー光線発振手段６１bおよび第２の伝送光学系６２bを具備している。第２のパルスレーザー光線発振手段６１bは、紫外線領域の波長（２６６〜３５５nm）を有するパルスレーザー光線を発振する。図示の実施形態における第２のパルスレーザー光線発振手段６１bは、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器からなる第２のパルスレーザー発振器６１１bと、これに付設された繰り返し周波数設定手段６１２bとから構成されている。このように構成された第２のパルスレーザー光線発振手段６１bは、例えば波長が３５５nmのパルスレーザー光線LBbを発振する。なお、第２のパルスレーザー光線発振手段６１bから発振される第２のパルスレーザー光線LBbの繰り返し周波数、発振パルスのタイミング、パルス幅等は後述する制御手段によって制御される。上記第２の伝送光学系６２bは、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでおり、第２のパルスレーザー光線発振手段６１bから発振される第２のパルスレーザー光線LBbを集光器５３に伝送する。 The second laser beam application means 6b in the embodiment shown in FIG. 2 includes a second pulse laser beam oscillation means 61b and a second transmission optical system 62b. The second pulse laser beam oscillation means 61b oscillates a pulse laser beam having a wavelength in the ultraviolet region (266 to 355 nm). The second pulse laser beam oscillation means 61b in the illustrated embodiment includes a second pulse laser oscillator 611b composed of a pulse laser beam oscillator composed of a YAG laser oscillator or a YVO4 laser oscillator, and a repetition frequency setting means 612b attached thereto. It is configured. The second pulse laser beam oscillation means 61b configured as described above oscillates a pulse laser beam LBb having a wavelength of 355 nm, for example. Note that the repetition frequency of the second pulse laser beam LBb oscillated from the second pulse laser beam oscillation means 61b, the timing of the oscillation pulse, the pulse width, and the like are controlled by the control means described later. The second transmission optical system 62 b includes an appropriate optical element such as a beam splitter, and transmits the second pulse laser beam LBb oscillated from the second pulse laser beam oscillation means 61 b to the condenser 53.

図２に示す実施形態における集光器５３は、第１の方向変換ミラー５３１と、第２の方向変換ミラー５３２と、対物集光レンズ５３３を具備している。第１の方向変換ミラー５３１は全反射ミラーが用いられており、上記第１のレーザー光線照射手段６aから発振された第１のパルスレーザー光線LBaを対物集光レンズ５３３に向けて方向変換する。第２の方向変換ミラー５３２は、第１の方向変換ミラー５３１と対物集光レンズ５３３との間に配設されている。この第２の方向変換ミラー５３２は光合成ミラー（ダイクロイックミラー）からなり、波長が３５５nmの第２のパルスレーザー光線LBbを全反射し、波長が１０６４nmの第１のパルスレーザー光線LBaを全透過する誘電体多層膜が被覆されている。従って、第２の方向変換ミラー５３２は、上記第２のパルスレーザー光線発振手段６１bから発振された第２のパルスレーザー光線LBbを対物集光レンズ５３３に向けて方向変換するとともに、上記第１の方向変換ミラー５３１によって方向変換された波長が１０６４nmの第１のパルスレーザー光線LBaを透過させる。上記対物集光レンズ５３３は、図示の実施形態においては透過波長領域が２００〜２７００nmの石英レンズが用いられている。従って、対物集光レンズ５３３は、波長が１０６４nmの第１のパルスレーザー光線LBaおよび波長が３５５nmの第２のパルスレーザー光線LBbを同軸上に集光することができる。 The condenser 53 in the embodiment shown in FIG. 2 includes a first direction conversion mirror 531, a second direction conversion mirror 532, and an objective condenser lens 533. The first direction conversion mirror 531 is a total reflection mirror, and changes the direction of the first pulse laser beam LBa oscillated from the first laser beam irradiation means 6 a toward the objective condenser lens 533. The second direction conversion mirror 532 is disposed between the first direction conversion mirror 531 and the objective condenser lens 533. The second direction conversion mirror 532 is composed of a photosynthetic mirror (dichroic mirror), which totally reflects the second pulse laser beam LBb having a wavelength of 355 nm and totally transmits the first pulse laser beam LBa having a wavelength of 1064 nm. The membrane is covered. Accordingly, the second direction conversion mirror 532 changes the direction of the second pulse laser beam LBb oscillated from the second pulse laser beam oscillation means 61b toward the objective condenser lens 533 and also performs the first direction conversion. The first pulse laser beam LBa having a wavelength of 1064 nm whose direction has been changed by the mirror 531 is transmitted. In the illustrated embodiment, the objective condenser lens 533 is a quartz lens having a transmission wavelength region of 200 to 2700 nm. Therefore, the objective condensing lens 533 can concentrically collect the first pulse laser beam LBa having a wavelength of 1064 nm and the second pulse laser beam LBb having a wavelength of 355 nm.

次に、第１のレーザー光線照射手段および第２のレーザー光線照射手段の第２の実施形態について、図３を参照して説明する。なお、図３に示す実施形態においては、上記図２に示す実施形態の構成部材と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。
図３に示す実施形態における第１のレーザー光線照射手段７aと第２のレーザー光線照射手段７bは、近赤外線領域の波長を有するレーザー光線を照射する共通のレーザー光線発振手段７１を具備している。この共通のレーザー光線発振手段７１は、上記図２に示す実施形態における第１のパルスレーザー光線発振手段６１aと実質的に同一の構成でよく、図示の実施形態においては波長が１０６４nmの近赤外線領域のパルスレーザー光線LBを発振するＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器７１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段７１２とから構成されている。 Next, a second embodiment of the first laser beam irradiation means and the second laser beam irradiation means will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 3, the same members as those in the embodiment shown in FIG.
The first laser beam application means 7a and the second laser beam application means 7b in the embodiment shown in FIG. 3 include a common laser beam oscillation means 71 that emits a laser beam having a wavelength in the near infrared region. The common laser beam oscillation means 71 may have substantially the same configuration as the first pulse laser beam oscillation means 61a in the embodiment shown in FIG. 2, and in the illustrated embodiment, a pulse in the near infrared region having a wavelength of 1064 nm. It comprises a pulse laser beam oscillator 711 composed of a YAG laser oscillator or a YVO4 laser oscillator that oscillates a laser beam LB, and a repetition frequency setting means 712 attached thereto.

図３に示す実施形態においては、上記共通のレーザー光線発振手段７１から発振されたパルスレーザー光線LBを第１の経路７０aと第２の経路７０bに分光する分光手段７２を備えている。この分光手段７２は、共通のレーザー光線発振手段７１から発振されたパルスレーザー光線LBをP波とS波に分光する偏光板７２１と、該偏光板７２１によって分光されたパルスレーザー光線LBのP波を第１の経路７０aに導き、偏光板７２１によって分光されたパルスレーザー光線LBのS波を第２の経路７０bに導くスプリッターキューブ７２２とからなっている。分光手段７２によって第１の経路７０aに分光された第１のパルスレーザー光線LBaは、第１のレーザー光線照射手段７aを構成する上記第１の伝送光学系６２aを介して集光器５３に伝送される。 In the embodiment shown in FIG. 3, there is provided a spectroscopic means 72 for splitting the pulse laser beam LB oscillated from the common laser beam oscillating means 71 into a first path 70a and a second path 70b. The spectroscopic unit 72 includes a polarizing plate 721 that splits the pulse laser beam LB oscillated from the common laser beam oscillating unit 71 into a P wave and an S wave, and a first P wave of the pulse laser beam LB split by the polarizing plate 721. And a splitter cube 722 that guides the S wave of the pulse laser beam LB split by the polarizing plate 721 to the second path 70b. The first pulsed laser beam LBa split into the first path 70a by the spectroscopic unit 72 is transmitted to the condenser 53 through the first transmission optical system 62a constituting the first laser beam irradiation unit 7a. .

上記第２の経路７０bには、第２のレーザー光線照射手段７bを構成する波長変換手段７３と、方向変換ミラー７４と、出力調整手段７５および第２の伝送光学系６２bを具備している。波長変換手段７３は、図示の実施形態においては波長が１０６４nmのパルスレーザー光線LBを波長が３５５nmの第２のパルスレーザー光線LBbに変換する。方向変換ミラー７４は全反射ミラーが用いられており、上記波長変換手段７３によって３５５nmの波長に変換された第２のパルスレーザー光線LBbを出力調整手段７５に向けて反射せしめる。出力調整手段７５は、方向変換ミラー７４によって反射せしめられた第２のパルスレーザー光線LBbの光軸を所定の方向に偏向する音響光学偏向手段によって構成されている。この出力調整手段７５は、方向変換ミラー７４によって反射せしめられた第２のパルスレーザー光線LBbの光軸を所定の方向に偏向する音響光学素子７５１と、該音響光学素子７５１に印加するRF（radio frequency）を生成するRF発振器７５２と、該RF発振器７５２によって生成されたRFのパワーを増幅して響光学素子７５１に印加するRFアンプ７５３とを具備している。上記音響光学素子７５１は、印加されるRFの周波数に対応してレーザー光線の光軸を偏向する角度を調整することができるとともに、印加されるRFの振幅に対応してレーザー光線の出力を調整することができる。なお、上記RF発振器７５２は、後述する制御手段によって制御される。また、図示の実施形態における第２のレーザー光線照射手段７bは、上記音響光学素子７５１にRFが印加されない場合に、図３において１点差線で示すように音響光学素子７５１によって偏向されないレーザー光線を吸収するためのレーザー光線吸収手段７６を具備している。第２のレーザー光線照射手段７bは以上のように構成されており、音響光学素子７５１に所定周波数のRFを適宜印加することにより、第２のパルスレーザー光線LBbを上記第２の伝送光学系６２bを介して集光器５３に伝送する。 The second path 70b includes a wavelength conversion unit 73, a direction conversion mirror 74, an output adjustment unit 75, and a second transmission optical system 62b that constitute the second laser beam irradiation unit 7b. In the illustrated embodiment, the wavelength conversion means 73 converts the pulse laser beam LB having a wavelength of 1064 nm into a second pulse laser beam LBb having a wavelength of 355 nm. The direction conversion mirror 74 is a total reflection mirror, and reflects the second pulse laser beam LBb converted to a wavelength of 355 nm by the wavelength conversion unit 73 toward the output adjustment unit 75. The output adjusting means 75 is constituted by acousto-optic deflecting means for deflecting the optical axis of the second pulse laser beam LBb reflected by the direction conversion mirror 74 in a predetermined direction. The output adjusting means 75 includes an acoustooptic element 751 that deflects the optical axis of the second pulse laser beam LBb reflected by the direction conversion mirror 74 in a predetermined direction, and an RF (radio frequency) applied to the acoustooptic element 751. ) And an RF amplifier 753 that amplifies the RF power generated by the RF oscillator 752 and applies the amplified RF power to the reverberation optical element 751. The acoustooptic device 751 can adjust the angle of deflecting the optical axis of the laser beam in accordance with the frequency of the applied RF, and adjust the output of the laser beam in accordance with the amplitude of the applied RF. Can do. The RF oscillator 752 is controlled by a control means described later. Further, the second laser beam irradiation means 7b in the illustrated embodiment absorbs a laser beam that is not deflected by the acoustooptic device 751 as indicated by a one-dotted line in FIG. 3 when RF is not applied to the acoustooptic device 751. A laser beam absorbing means 76 is provided. The second laser beam irradiating means 7b is configured as described above. By appropriately applying RF of a predetermined frequency to the acoustooptic device 751, the second pulse laser beam LBb is transmitted through the second transmission optical system 62b. To the condenser 53.

図１に戻って説明を続けると、上記共通のケーシング５２の前端部には、第１のレーザー光線照射手段６a、７aおよび第２のレーザー光線照射手段６ｂまたは７ｂによってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段８が配設されている。この撮像手段８は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成され、加工すべき領域が可視光で認識できない場合でも対応できるようになっており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。 Referring back to FIG. 1, the processing area to be laser-processed is detected at the front end portion of the common casing 52 by the first laser beam irradiation means 6a, 7a and the second laser beam irradiation means 6b or 7b. An imaging means 8 is provided. In the illustrated embodiment, the imaging unit 8 includes, in addition to a normal imaging device (CCD) that captures an image with visible light, an infrared illumination unit that irradiates a workpiece with infrared rays, and an infrared ray that is irradiated by the infrared illumination units. And an imaging device (infrared CCD) that outputs an electrical signal corresponding to the infrared rays captured by the optical system, so that even if the region to be processed cannot be recognized by visible light, it can be dealt with. The captured image signal is sent to the control means described later.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段９を具備している。制御手段９はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）９１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）９２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３と、入力インターフェース９４および出力インターフェース９５とを備えている。制御手段９の入力インターフェース９５には、上記撮像手段８からの検出信号が入力される。そして、制御手段９の出力インターフェース９５からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５６２、第１のレーザー光線照射手段６a、７aおよび第２のレーザー光線照射手段６a、７b等に制御信号を出力する。 The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes a control means 9. The control means 9 is constituted by a computer, and a central processing unit (CPU) 91 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 92 that stores control programs and the like, and a readable and writable memory that stores arithmetic results and the like. A random access memory (RAM) 93, an input interface 94 and an output interface 95 are provided. A detection signal from the imaging unit 8 is input to the input interface 95 of the control unit 9. From the output interface 95 of the control means 9, the pulse motor 372, the pulse motor 382, the pulse motor 432, the pulse motor 562, the first laser beam irradiation means 6a, 7a, the second laser beam irradiation means 6a, 7b, etc. Output a control signal.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
ここで、上記レーザー加工装置によって加工される被加工物としての半導体ウエーハについて、図４および図５を参照して説明する。図４および図５に示す半導体ウエーハ１０はシリコンウエーハからなり、その表面１０ａに格子状に形成された複数のストリート１０１によって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０２が形成されている。この半導体ウエーハ１０は、図５に示すように表面１０ａにSiO₂/Ｃｕ/ SiO₂等の絶縁膜１０３が被覆されている。このように構成された半導体ウエーハ２は、図４に示すように環状のフレーム１１に装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる保護テープ１２に表面１０ａを上側にして裏面が貼着される。 The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
Here, a semiconductor wafer as a workpiece to be processed by the laser processing apparatus will be described with reference to FIGS. The semiconductor wafer 10 shown in FIGS. 4 and 5 is made of a silicon wafer, and a plurality of areas are defined by a plurality of streets 101 formed in a lattice shape on the surface 10a, and devices such as IC and LSI are defined in the partitioned areas. 102 is formed. As shown in FIG. 5, the semiconductor wafer 10 has a surface 10a covered with an insulating film 103 such as SiO ₂ / Cu / SiO ₂ . As shown in FIG. 4, the semiconductor wafer 2 configured in this manner is attached to the protective tape 12 made of a synthetic resin sheet such as polyolefin mounted on the annular frame 11 with the front surface 10 a facing upward.

以下、上述した図１乃至図３に示すレーザー加工装置を用いて上記半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿って実施するレーザー加工方法について説明する。
上記半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー加工を実施するには、先ず上述した図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０の表面１０ａを上にして載置し、該チャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０を吸引保持する。また、保護テープ１２が装着された環状のフレーム１１は、チャックテーブル３６に配設されたクランプ３６２によって固定される。 Hereinafter, a laser processing method performed along the street 101 of the semiconductor wafer 10 using the laser processing apparatus shown in FIGS. 1 to 3 will be described.
In order to perform laser processing along the street 101 of the semiconductor wafer 10, first, the surface 10a of the semiconductor wafer 10 is placed on the chuck table 36 of the laser processing apparatus shown in FIG. The semiconductor wafer 10 is sucked and held on the table 36. The annular frame 11 on which the protective tape 12 is mounted is fixed by a clamp 362 disposed on the chuck table 36.

上述したように半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段８の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段８の直下に位置付けられると、撮像手段８および制御手段９によって半導体ウエーハ１０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段８および制御手段９は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、上記集光器５３との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ１０に形成されている上記所定方向に対して直角に延びるストリート１０１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。 As described above, the chuck table 36 that sucks and holds the semiconductor wafer 10 is positioned directly below the imaging unit 8 by the processing feed unit 37. When the chuck table 36 is positioned immediately below the image pickup means 8, the image pickup means 8 and the control means 9 execute an alignment operation for detecting a processing region to be laser processed on the semiconductor wafer 10. That is, the image pickup means 8 and the control means 9 execute image processing such as pattern matching for aligning the street 101 formed in a predetermined direction of the semiconductor wafer 10 with the condenser 53, and then performing laser processing. Perform alignment of irradiation position. Similarly, the alignment of the laser beam irradiation position is performed on the street 101 formed on the semiconductor wafer 10 and extending at right angles to the predetermined direction.

以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ１０に形成されているストリート１０１を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図６で示すようにチャックテーブル３６を集光器５３が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１０１を集光器５３の直下に位置付ける。このとき、半導体ウエーハ１０は、ストリート１０１の一端(図６において左端)が集光器５３の直下に位置するように位置付けられる。次に、第１のレーザー光線照射手段６a(７a)および第２のレーザー光線照射手段６b(７b)を作動し、集光器５３から第１のパルスレーザー光線LBaおよび第２のパルスレーザー光線LBbを照射しつつチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ１０を図６において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる（レーザー光線照射工程）。そして、ストリート１０１の他端（図６において右端）が集光器５３の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ１０の移動を停止する。 When the street 101 formed on the semiconductor wafer 10 held on the chuck table 36 is detected as described above and the alignment of the laser beam irradiation position is performed, the chuck table 36 is collected as shown in FIG. It moves to the laser beam irradiation area where the optical device 53 is located, and a predetermined street 101 is positioned immediately below the condenser 53. At this time, the semiconductor wafer 10 is positioned so that one end (the left end in FIG. 6) of the street 101 is positioned directly below the condenser 53. Next, the first laser beam application means 6a (7a) and the second laser beam application means 6b (7b) are operated to irradiate the first pulse laser beam LBa and the second pulse laser beam LBb from the condenser 53. The chuck table 36, that is, the semiconductor wafer 10, is moved at a predetermined processing feed speed in the direction indicated by the arrow X1 in FIG. 6 (laser beam irradiation step). When the other end (the right end in FIG. 6) of the street 101 reaches a position immediately below the condenser 53, the irradiation of the pulse laser beam is stopped and the movement of the chuck table 36, that is, the semiconductor wafer 10 is stopped.

ここで、図２に示す第１のレーザー光線照射手段６aおよび第２のレーザー光線照射手段６bを用いた場合におけるレーザー光線照射工程の実施形態について説明する。
第１のレーザー光線照射手段６aを構成する第１のパルスレーザー光線発振手段６１aから発振された波長が１０６４nmの第１のパルスレーザー光線LBa（シリコンウエーハに対して透過性を有する）は、第１の伝送光学系６２aを介して集光器５３に伝送され、第１の方向変換ミラー５３１および第２の方向変換ミラー５３２を介して対物集光レンズ５３３によって集光され、半導体ウエーハ１０のストリート１０１の表面に照射される。従って、ストリート１０１の表面は第１のパルスレーザー光線LBaのエネルギーによって１０００℃程度に予備加熱される。この結果、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに被覆された絶縁膜１０３は軟化せしめられる。 Here, an embodiment of the laser beam irradiation process in the case of using the first laser beam irradiation means 6a and the second laser beam irradiation means 6b shown in FIG. 2 will be described.
The first pulsed laser beam LBa (transmitting to the silicon wafer) having a wavelength of 1064 nm oscillated from the first pulsed laser beam oscillating unit 61a constituting the first laser beam irradiating unit 6a is transmitted through the first transmission optics. The light is transmitted to the condenser 53 through the system 62 a, is condensed by the objective condenser lens 533 through the first direction conversion mirror 531 and the second direction conversion mirror 532, and is collected on the surface of the street 101 of the semiconductor wafer 10. Irradiated. Therefore, the surface of the street 101 is preheated to about 1000 ° C. by the energy of the first pulse laser beam LBa. As a result, the insulating film 103 coated on the surface 10a of the semiconductor wafer 10 is softened.

一方、第２のレーザー光線照射手段６bを構成する第２のパルスレーザー光線発振手段６１bから発振された波長が３５５nmの第２のパルスレーザー光線LBbは、第２の伝送光学系６２bを介して集光器５３に伝送され、第２の方向変換ミラー５３２を介して対物集光レンズ５３３によって集光され、半導体ウエーハ１０のストリート１０１の表面に照射される。第２のパルスレーザー光線LBeは上述したように波長が３５５nmの紫外線領域でシリコンウエーハに対して吸収性を有しているので、図７に示すように半導体ウエーハ１０にはストリート１０１に沿ってレーザー加工溝１１０が形成される。このとき、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに被覆された絶縁膜１０３は上述したように第１のパルスレーザー光線LBaの照射によって軟化しているので、第２のパルスレーザー光線LBeが照射されても剥離することはない。 On the other hand, the second pulsed laser beam LBb having a wavelength of 355 nm oscillated from the second pulsed laser beam oscillating unit 61b constituting the second laser beam irradiating unit 6b is collected through the second transmission optical system 62b. , And is collected by the objective condenser lens 533 via the second direction conversion mirror 532 and irradiated onto the surface of the street 101 of the semiconductor wafer 10. Since the second pulse laser beam LBe has an absorption property to the silicon wafer in the ultraviolet region having a wavelength of 355 nm as described above, the semiconductor wafer 10 is laser processed along the street 101 as shown in FIG. A groove 110 is formed. At this time, since the insulating film 103 coated on the surface 10a of the semiconductor wafer 10 is softened by the irradiation with the first pulse laser beam LBa as described above, it is peeled off even when the second pulse laser beam LBe is irradiated. There is no.

上記レーザー光線照射工程おける加工条件は、例えば次のように設定されている。
(!) 第１のレーザー光線照射手段６a：
光源：ＹＡＧレーザー
波長：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：１００kHz
平均出力：１７W
集光径：φ２０〜４０μｍ
(2) 第２のレーザー光線照射手段６b
光源：ＹＡＧレーザー
波長：３５５ｎｍ
繰り返し周波数：１０kHz
平均出力：０．５W
集光径：φ１０〜１５μｍ
(3) 加工送り速度：１５０ｍｍ／秒 The processing conditions in the laser beam irradiation step are set as follows, for example.
(!) First laser beam irradiation means 6a:
Light source: YAG laser Wavelength: 1064 nm
Repetition frequency: 100kHz
Average output: 17W
Condensing diameter: φ20-40μm
(2) Second laser beam irradiation means 6b
Light source: YAG laser Wavelength: 355 nm
Repetition frequency: 10kHz
Average output: 0.5W
Condensing diameter: φ10-15μm
(3) Processing feed rate: 150mm / sec

次に、図３に示す第１のレーザー光線照射手段７aおよび第２のレーザー光線照射手段７bを用いた場合におけるレーザー光線照射工程の実施形態について説明する。
共通のレーザー光線発振手段７１から発振されるパルスレーザー光線LBは、波長が１０６４ｎｍ、繰り返し周波数が１００kHz、平均出力が３４Wに設定されている。共通のレーザー光線発振手段７１から発振されるパルスレーザー光線LBは、分光手段７２によってP波が第１の経路７０aにS波が第２の経路７０bに分光される。従って、第１の経路７０aに分光されたパルスレーザー光線LBの出力と第２の経路７０bに分光されたパルスレーザー光線LBの出力は、１７Wとなる。第１の経路７０aに分光された第１のパルスレーザー光線LBaは、第１の伝送光学系６２aを介して集光器５３に伝送され、第１の方向変換ミラー５３１および第２の方向変換ミラー５３２を介して対物集光レンズ５３３によって集光され、半導体ウエーハ１０のストリート１０１の表面に照射される。このように半導体ウエーハ１０のストリート１０１の表面に照射される第１のパルスレーザー光線LBaは、波長が１０６４ｎｍ、繰り返し周波数が１００kHz、平均出力が１７Wとなる。従って、ストリート１０１の表面は上記図２に示す実施形態と同様に第１のパルスレーザー光線LBaのエネルギーによって１０００℃程度に予備加熱される。この結果、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに被覆された絶縁膜１０３は軟化せしめられる。 Next, an embodiment of the laser beam irradiation process in the case where the first laser beam irradiation means 7a and the second laser beam irradiation means 7b shown in FIG. 3 are used will be described.
The pulse laser beam LB oscillated from the common laser beam oscillation means 71 has a wavelength of 1064 nm, a repetition frequency of 100 kHz, and an average output of 34 W. In the pulse laser beam LB oscillated from the common laser beam oscillation means 71, the P wave is split into the first path 70a and the S wave is split into the second path 70b by the spectroscopic means 72. Accordingly, the output of the pulsed laser beam LB split into the first path 70a and the output of the pulsed laser beam LB split into the second path 70b are 17W. The first pulse laser beam LBa split into the first path 70a is transmitted to the condenser 53 through the first transmission optical system 62a, and the first direction conversion mirror 531 and the second direction conversion mirror 532 are transmitted. Is collected by the objective condenser lens 533 and irradiated onto the surface of the street 101 of the semiconductor wafer 10. As described above, the first pulse laser beam LBa irradiated on the surface of the street 101 of the semiconductor wafer 10 has a wavelength of 1064 nm, a repetition frequency of 100 kHz, and an average output of 17 W. Therefore, the surface of the street 101 is preheated to about 1000 ° C. by the energy of the first pulse laser beam LBa, as in the embodiment shown in FIG. As a result, the insulating film 103 coated on the surface 10a of the semiconductor wafer 10 is softened.

一方、第２の経路７０bに分光された波長が１０６４nmのパルスレーザー光線LBは、波長変換手段７３によって波長が３５５nmの第２のパルスレーザー光線LBbに変換される。従って、第２のパルスレーザー光線LBbの出力は、１７Wの３分の１（１/３）である約５．７Wとなる。このようにして波長が３５５nmに変換された第２のパルスレーザー光線LBbは、方向変換ミラー７４を介して出力調整手段７５に送られる。出力調整手段７５は、繰り返し周波数が１００kHzである第２のパルスレーザー光線LBbの１０kHz分を第２の伝送光学系６２bに送るように制御する。即ち、出力調整手段７５を構成する音響光学素子７５１に繰り返し周波数の１０kHz毎に所定のRFを印加することにより、１０kHz分のパルスレーザー光線が第２の伝送光学系６２bに送られる。この１０kHz分のパルスレーザー光線の出力は、繰り返し周波数が１００kHzである第２のパルスレーザー光線LBbの出力（約５．７W）の１０分の１（１/１０）である約０．５７Wとなる。なお、他の９０kHz分のレーザー光線は、図３において１点差線で示すように音響光学素子７５１によって偏向されずにレーザー光線吸収手段７６に照射されて吸収される。このようにして出力調整された第２のパルスレーザー光線LBbは、第２の伝送光学系６２bを介して集光器５３に伝送され、第２の方向変換ミラー５３２を介して対物集光レンズ５３３によって集光され、半導体ウエーハ１０のストリート１０１の表面に照射される。第２のパルスレーザー光線LBbは上述したように波長が３５５nmに変換されシリコンウエーハに対して吸収性を有しているので、上記図２に示す実施形態と同様に図７に示すように半導体ウエーハ１０にはストリート１０１に沿ってレーザー加工溝１１０が形成される。このとき、半導体ウエーハ１０の表面１０ａに被覆された絶縁膜１０３は上述したように第１のパルスレーザー光線LBaの照射によって軟化しているので、第２のパルスレーザー光線LBbが照射されても剥離することはない。 On the other hand, the pulsed laser beam LB having a wavelength of 1064 nm dispersed in the second path 70b is converted into a second pulsed laser beam LBb having a wavelength of 355 nm by the wavelength converting means 73. Accordingly, the output of the second pulse laser beam LBb is about 5.7 W, which is one third (1/3) of 17 W. The second pulse laser beam LBb whose wavelength has been converted to 355 nm in this way is sent to the output adjustment means 75 via the direction conversion mirror 74. The output adjusting unit 75 controls to send 10 kHz of the second pulse laser beam LBb having a repetition frequency of 100 kHz to the second transmission optical system 62b. That is, by applying a predetermined RF to the acousto-optic element 751 constituting the output adjusting means 75 every 10 kHz of repetition frequency, a 10 kHz pulse laser beam is sent to the second transmission optical system 62b. The output of the pulse laser beam for 10 kHz is about 0.57 W, which is 1/10 of the output (about 5.7 W) of the second pulse laser beam LBb having a repetition frequency of 100 kHz (about 5.7 W). The other 90 kHz laser beam is irradiated and absorbed by the laser beam absorbing means 76 without being deflected by the acousto-optic element 751 as shown by a one-dotted line in FIG. The second pulse laser beam LBb whose output has been adjusted in this manner is transmitted to the condenser 53 via the second transmission optical system 62b, and is transmitted by the objective condenser lens 533 via the second direction conversion mirror 532. The light is collected and irradiated onto the surface of the street 101 of the semiconductor wafer 10. As described above, the second pulse laser beam LBb is converted to a wavelength of 355 nm and has an absorptivity with respect to the silicon wafer. Therefore, the semiconductor wafer 10 as shown in FIG. A laser processing groove 110 is formed along the street 101. At this time, since the insulating film 103 coated on the surface 10a of the semiconductor wafer 10 is softened by the irradiation with the first pulse laser beam LBa as described above, it is peeled off even when the second pulse laser beam LBb is irradiated. There is no.

上述したレーザー光線照射工程を半導体ウエーハ１０に所定方向に形成された全てのストリート１０１に沿って実施したならば、チャックテーブル３６を９０度回動して該チャックテーブル３６に保持されている半導体ウエーハ１０を９０度回動する。そして、半導体ウエーハ１０に上記所定方向と直交する方向に形成された全てのストリート１０１に沿って上述したレーザー光線照射工程を実施する。 If the laser beam irradiation process described above is performed along all the streets 101 formed in the semiconductor wafer 10 in a predetermined direction, the chuck table 36 is rotated 90 degrees and the semiconductor wafer 10 held on the chuck table 36 is held. Is rotated 90 degrees. Then, the laser beam irradiation process described above is performed along all the streets 101 formed in the semiconductor wafer 10 in a direction orthogonal to the predetermined direction.

以上のようにして半導体ウエーハ１０に形成された全てのストリート１０１に沿って上述したレーザー光線照射工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０は次工程である分割工程に搬送される。 If the above-described laser beam irradiation process is performed along all the streets 101 formed on the semiconductor wafer 10 as described above, the semiconductor wafer 10 is transferred to the next dividing process.

本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。The perspective view of the laser processing apparatus comprised according to this invention. 図１に示すレーザー加工装置に装備される第１のレーザー光線照射手段および第２のレーザー光線照射手段の第１の実施形態を示すブロック図。The block diagram which shows 1st Embodiment of the 1st laser beam irradiation means with which the laser processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped, and the 2nd laser beam irradiation means. 図１に示すレーザー加工装置に装備される第１のレーザー光線照射手段および第２のレーザー光線照射手段の第２の実施形態を示すブロック図。The block diagram which shows 2nd Embodiment of the 1st laser beam irradiation means with which the laser processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped, and the 2nd laser beam irradiation means. 被加工物としての半導体ウエーハを保護テープを介してフレームに装着した状態を示す斜視図。The perspective view which shows the state which mounted | wore the frame with the semiconductor wafer as a to-be-processed object via a protective tape. 図４に示す半導体ウエーハの要部拡大断面図。The principal part expanded sectional view of the semiconductor wafer shown in FIG. 図１に示すレーザー加工装置によって半導体ウエーハをレーザー加工するレーザー光線照射工程の説明図。Explanatory drawing of the laser beam irradiation process which laser-processes a semiconductor wafer with the laser processing apparatus shown in FIG. 図１に示すレーザー加工装置によってレーザー加工された半導体ウエーハの要部拡大断面図。The principal part expanded sectional view of the semiconductor wafer laser-processed by the laser processing apparatus shown in FIG.

Explanation of symbols

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３６：チャックテーブル
３７：加工送り機構
３８：第１の割り出し送り機構
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り機構
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：共通のケーシング
５３：集光器
６a：第１のレーザー光線照射手段
６１a：第１のパルスレーザー光線発振手段
６２a：第１の伝送光学系
６b：第２のレーザー光線照射手段
６１b：第２のパルスレーザー光線発振手段
６２b：第２の伝送光学系
７a：第１のレーザー光線照射手段
７b：第２のレーザー光線照射手段
７１：共通のパルスレーザー光線発振手段
７２：分光手段
７３：波長変換手段
７４：方向変換ミラー
７５：出力調整手段
８：撮像手段
９：制御手段
１０：半導体ウエーハ
１１：環状のフレーム
１２：保護テープ 2: Stationary base 3: Chuck table mechanism 31: Guide rail 36: Chuck table 37: Processing feed mechanism 38: First index feed mechanism
4: Laser beam irradiation unit support mechanism 41: Guide rail 42: Movable support base 43: Second index feed mechanism
5: Laser beam irradiation unit 51: Unit holder 52: Common casing 53: Condenser 6a: First laser beam irradiation means 61a: First pulse laser beam oscillation means 62a: First transmission optical system 6b: Second laser beam Irradiation means 61b: Second pulse laser beam oscillation means 62b: Second transmission optical system 7a: First laser beam irradiation means 7b: Second laser beam irradiation means 71: Common pulse laser beam oscillation means 72: Spectroscopic means 73: Wavelength Conversion means 74: Direction conversion mirror 75: Output adjustment means 8: Imaging means 9: Control means 10: Semiconductor wafer 11: Ring frame 12: Protective tape

Claims

A chuck table for holding a workpiece, a laser beam irradiation unit for irradiating a workpiece held on the chuck table with a laser beam, and a processing feed mechanism for relatively processing and feeding the chuck table and the laser beam irradiation mechanism; An indexing feed mechanism for indexing and feeding the chuck table and the laser beam irradiation unit in a direction perpendicular to the machining feed direction;
The laser beam irradiation unit includes a common laser beam oscillating unit that irradiates a laser beam having a wavelength in the near infrared region, and a spectroscopic unit that splits the laser beam oscillated from the common laser beam oscillating unit into a first path and a second path. A common concentrator for condensing the first laser beam dispersed in the first path and the second laser beam dispersed in the second path, and disposed in the second path, Wavelength converting means for converting the second laser beam split into the second path into a wavelength in the ultraviolet region, and output adjusting means for adjusting the output of the second laser beam having the wavelength in the ultraviolet region converted by the wavelength converting means And comprising
Preliminary heating is performed by irradiating the workpiece with the first laser beam, and predetermined processing is performed by irradiating the workpiece with the second laser beam .
Laser processing equipment characterized by that.